苦參堿抗腫瘤作用研究的新進展

邵明坤，范 青

0 引言

當前治療腫瘤的基本手段包括放療、化療以及外科手術，但在放療、化療治療過程中應用的大部分抗腫瘤藥物使患者遭受巨大痛苦，并對人體產生劇烈的毒副作用［1］。中藥作為我國傳統醫藥，在治療腫瘤方面，具有明顯改善癥狀、副作用小等特點。苦參堿［2］(Matrine)為豆科植物苦參、苦豆子、廣豆根等中草藥中的主要活性成分，其化學式為C15H24N20，屬于四環的喹諾里西啶類生物堿。苦參堿作為一種傳統的中藥成分，具有抗炎、抗病毒、抗心律失常等多種藥理作用。近年來，國內外大量研究發現，苦參堿在抗腫瘤方面也具有明顯功效，本文對苦參堿抗腫瘤作用的最新研究進展進行綜述。

1 抑制腫瘤細胞增殖和誘導腫瘤細胞分化

苦參堿抑制腫瘤細胞增殖和誘導分化作用已被深入研究，可作為潛在的腫瘤治療劑，其機制主要包括干擾細胞周期、抑制端粒酶活性、改變癌基因和腫瘤相關蛋白的表達等。

1.1 干擾細胞周期 細胞周期與細胞增殖密切相關，細胞周期阻滯可使細胞生長延長，增殖速度減慢。與細胞周期調控相關的主要分子有細胞周期蛋白(Cyclin)、細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)及CDK抑制劑(CDKI)。Zhao等［3］在對視網膜母瘤細胞的研究中發現，苦參堿抑制細胞增殖，流式細胞術分析顯示，隨著藥物作用時間的延長，G0/G1期細胞比例明顯升高，S期細胞比例則相應下降。Western blot分析發現，G1期調控關鍵因子CyclinD1表達下調，這種下調與G0/G1細胞周期阻滯相關。而CDKI的功能亞基P21和P27表達增強，P21介導細胞G0/G1和G2/M阻滯，P27能夠調節G1期細胞進入S期［3］。另有研究發現，周期阻滯與細胞分化聯系緊密。苦參堿誘導淋巴瘤U937細胞向粒-單系分化，細胞周期發生 S期阻滯，細胞周期調控蛋白p21Waf1/Cip1表達增高，表明苦參堿能誘導U937細胞分化，其機制與改變細胞周期調控蛋白的表達有關［4］。

1.2 抑制端粒酶活性 端粒酶幾乎僅在人類惡性腫瘤細胞中呈現活性，活性端粒酶使腫瘤細胞擺脫了衰老的約束，大量研究通過抑制端粒酶的活性來制止腫瘤細胞無限增殖。周喜漢等［5］發現，苦參堿對結腸癌SW1116細胞具有顯著抑制增殖作用。與未經苦參堿處理的對照組相比，細胞端粒酶活性顯著下降，其催化亞單位hTERT mRNA表達明顯減少，表明苦參堿通過下調hTERT的表達而抑制SW1116細胞端粒酶活性，從而抑制其增殖。

1.3 改變癌基因和腫瘤相關蛋白的表達 癌基因和腫瘤蛋白是調控細胞增殖與細胞分化的關鍵角色，包括N-ras、c-myc原癌基因，P53抑癌基因，甲胎蛋白(AFP)，增殖細胞核抗原(PCNA)等等。研究發現，苦參堿對白血病細胞(K-562)具有顯著抑制細胞增殖和誘導分化的作用，其機制主要通過上調 N-ras、P53和下調 c-myc的表達［6］。AFP是人肝癌細胞的腫瘤標志物，可作為肝癌惡性程度的判斷依據。苦參堿處理的HepG2細胞中AFP表達減少，這說明腫瘤細胞的惡性增殖被抑制［7］。PCNA參與多種重要的細胞進程，其表達情況反映細胞的增殖能力。苦參堿通過下調胰腺癌細胞中PCNA的表達來抑制細胞內DNA合成與修復，導致細胞分裂失敗，進而抑制細胞增殖［8］。

2 誘導腫瘤程序性細胞死亡

腫瘤的發生不僅與細胞的增殖失控和分化異常有關，也與程序性細胞死亡(Programmed cell death，PCD)的失衡有關。根據細胞死亡形態學分類，將PCD分為:細胞凋亡死亡(TypeⅠ)和細胞自噬死亡(TypeⅡ)［9-10］。大量研究發現，苦參堿有效誘導胃癌、肝癌、乳腺癌、結腸癌、白血病、骨肉瘤、神經膠質瘤、淋巴瘤等腫瘤細胞程序性死亡。對于苦參堿誘導腫瘤細胞程序性死亡的機制，主要與誘導細胞凋亡和影響細胞自噬有關。

2.1 細胞凋亡 正常細胞通過增生和凋亡來維持自身的穩定，作為“永生”的腫瘤細胞與凋亡的失調有很大關系。誘導腫瘤細胞凋亡是治療腫瘤的重要突破口，主要依賴影響凋亡相關基因的表達和干擾信號轉導途徑。

2.1.1 影響凋亡相關基因的表達 目前對苦參堿誘導腫瘤細胞凋亡基因水平的研究主要集中于增強或抑制 Fas/FasL、Bax/Bcl-2、Caspase、p53、Survivin等癌基因的表達。Liang等［11］研究發現，苦參堿能誘導人骨肉瘤細胞系 MG-63，U-2OS，Saos-2及MNNG/HOS細胞凋亡，其作用呈時間、劑量依賴性，且誘導凋亡的細胞形態特征為:細胞質濃縮，核染色質凝聚，出現凋亡小體。Western blot和RT-PCR分析顯示，Fas/FasL和Bax表達上調，Bcl-2表達下調，caspase-3、caspase-8、caspase-9 的激活率增加。同時，苦參堿治療MNNG/HOS骨肉瘤Balb/c鼠模型體內實驗中，免疫組化分析發現Fas/FasL、Bax、Bcl-2表達變化與體外實驗結果一致。Survivin是近來抗腫瘤研究的一大熱點，具有抑制細胞凋亡和調控細胞分裂的作用。唐友紅等［12］發現，苦參堿可以下調Survivin的表達而促進淋巴瘤Raji細胞的凋亡。

2.1.2 干擾信號轉導途徑 苦參堿能影響腫瘤細胞的許多信號轉導途徑，如PI3K/Akt信號通路、ERK/MAPK信號通路等，最終通過凋亡信號通路引起細胞凋亡。PI3K/Akt和ERK/MAPK信號通路在腫瘤的發生和發展中起到了至關重要的作用。Akt信號的失活已被證實能抑制細胞增殖和誘導細胞凋亡。在苦參堿誘導急性髓樣白血病(AML)細胞系HL-60、NB4和 U937以及原發性AML細胞凋亡的研究中，苦參堿抑制所有的AML細胞中Akt磷酸化導致Akt失活。結合用苦參堿和胰島素樣生長因子-1處理AML細胞的結果，進一步證實，苦參堿誘導細胞凋亡機制至少部分地歸因于Akt的失活。同時，在苦參堿誘導細胞凋亡過程中還發現，苦參堿抑制NB4、、U937和原發性AML細胞的ERK1/2磷酸化。苦參堿的抗癌效應是通過抑制Akt和ERK1/2信號通路以及介導線粒體途徑誘導AML細胞凋亡［13］。

苦參堿誘導腫瘤細胞凋亡主要通過介導細胞凋亡兩條途徑。一條是通過死亡受體激活途徑，其中Fas/FasL系統是調節細胞凋亡的主要途徑之一。細胞受到某些凋亡信號的刺激，死亡受體Fas通過與其特異性配體FasL結合而發生一系列caspase激活效應，導致細胞凋亡。Dai等［14］發現，苦參堿處理的人胃癌SGC-7901細胞中，Fas和FasL表達同樣上調，均與細胞凋亡率相關;caspase-3酶的活性增加，與細胞凋亡率呈正相關。另一條通路是線粒體途徑。當線粒體受到刺激后，釋放細胞色素-C，隨即與凋亡蛋白酶活化因子及caspase-9形成凋亡小體，進而激活caspase-3，啟動細胞凋亡級聯反應。Han等［15］報道苦參堿誘導人類多發性骨髓瘤細胞凋亡是依賴于介導線粒體途徑:Bcl-2/Bax蛋白的比率減少，線粒體膜電位損失，細胞色素-C從線粒體釋放到細胞質，caspase-3的激活率增加。

2.2 自噬 自噬與腫瘤的發生、發展密切相關，正常細胞的自噬能維持細胞完整和穩定性，從而抑制腫瘤的發生、轉移;而對于腫瘤細胞，在代謝應激的微環境中，自噬功能則為細胞提供營養，逃避凋亡而生存。最近研究表明，苦參堿能夠抑制腫瘤細胞自噬和觸發自噬細胞死亡。苦參堿作用于C6神經膠質瘤細胞和HepG2肝癌細胞，通過電子顯微鏡觀察到細胞內均形成大量的自噬液泡，另外，與自噬誘導劑3MA合用于HepG2細胞，可明顯減少苦參堿誘導的自噬液泡［16-17］。對于人胃癌SGC7901細胞，苦參堿阻滯自噬降解，通過轉變溶酶體的pH環境，導致溶酶體中蛋白水解酶活性下降，引起細胞內大量自噬液泡堆積，同時還能增加自噬基因Beclin 1的表達，呈劑量依賴性［18-19］。

3 抑制腫瘤侵襲和轉移

腫瘤轉移是惡性腫瘤的基本特征和重要標志，是對現有治療手段的嚴峻挑戰。腫瘤的生長和轉移很大程度上依賴腫瘤血管形成。血管內皮生長因子(VEGF)是血管生成重要的調控因子，在許多惡性腫瘤中表達上調。苦參堿體外培養肺癌A549細胞后發現，在細胞存活率不變的濃度下，苦參堿能夠抑制細胞轉移，ELISA檢測指示細胞中VEFG-A分泌減少，VEFG-A的減少與A549細胞的生長和轉移抑制相關［20］。此外，在苦參堿對高轉移4T1乳腺癌Balb/c鼠模型的體內研究中發現，苦參堿能有效抑制鼠肺和肝上的腫瘤生長和轉移，其機制是通過下調VEGF和VEGFR-2的表達來抑制腫瘤血管生成［21］。

細胞外基質和基底膜是惡性腫瘤侵襲和轉移時必須穿越的屏障。乙酰肝素酶能夠分裂細胞外基質中和基膜上的類肝素硫酸蛋白聚糖，介導細胞的粘附和新生血管的生成。苦參堿作用的惡性黑色素瘤A375細胞中乙酰肝素酶mRNA的表達和細胞黏附侵襲能力均受到明顯的抑制，表明苦參堿通過下調細胞中乙酰肝素酶mRNA的表達而抑制細胞的黏附侵襲能力［22］。基質金屬蛋白酶家族(MMPs)幾乎能降解細胞外基質中的各種蛋白成分，在腫瘤的侵襲轉移中起關鍵性作用。Yu等［23］研究發現，對于高轉移的人乳腺癌MDA-MB-231細胞，苦參堿能夠抑制 MMP-9、MMP-2的激活，并有效降低 MMP-9、MMP-2、EGF、VEGFR1 的mRNA表達水平，從而有效抑制腫瘤細胞侵襲。

4 逆轉腫瘤多藥耐藥性

腫瘤多藥耐藥(Multidrug resistance，MDR)是臨床腫瘤化療失敗的主要原因。苦參堿能夠逆轉腫瘤多藥耐藥，其機制涉及抑制P-糖蛋白(P-gP)、多藥耐藥相關蛋白(MRP)、肺耐藥相關蛋白(LRP)等轉運蛋白的過表達，降低DNA拓撲異構酶TOPOⅡ等相關酶的活性，誘導腫瘤細胞凋亡等。研究表明，苦參堿對阿霉素耐藥的乳腺癌細胞(MCF-7/ADR)可通過降低AKT的磷酸化水平，抑制P-gP、MRP等耐藥蛋白的表達，誘導腫瘤細胞的凋亡等發揮逆轉腫瘤多藥耐藥性作用［24］。對于建立的小鼠S180腫瘤細胞多藥耐藥模型，苦參堿能夠明顯降低化療誘導后耐藥細胞P-gp、LRP的表達率和TopoⅡ活性，有效干預化療誘發的腫瘤細胞多藥耐藥的產生［25］。苦參堿能夠增強人類耐紫杉醇的肺鱗狀癌細胞(NCI-H520/TAX25)對紫杉醇的敏感性，有效逆轉細胞的耐藥性，其發生機制與抑制凋亡表達基因(Survivin)和轉錄因子(Oct-4、Sox-2)的表達有關［26］。

5 討論與展望

綜上所述，苦參堿抗腫瘤的作用較全面且廣泛，包括抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞分化和程序性死亡、抑制腫瘤細胞侵襲轉移、逆轉腫瘤細胞多藥耐藥性等多個方面。但是目前對苦參堿抗腫瘤確切機制的研究仍不夠深入，多以體外試驗為主，不足以充分解釋苦參堿抗腫瘤作用，畢竟體內實驗具有復雜性，對于體外試驗證明有效的藥物在體內的作用效果及安全性結果如何，還有待研究。在未來的研究中需結合動物模型和臨床研究，進一步探究其抗腫瘤機制與臨床療效，為苦參堿盡快成為抗腫瘤的臨床藥物提供充足的理論依據。

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